直流伺服与交流伺服课件

常用的直流电动机有：永磁式直流电机（有槽、无槽、杯型、印刷绕组）励磁式直流电机混合式直流电机无刷直流电机直流力矩电机

直流进给伺服系统：永磁式直流电机类型中的有槽电枢永磁直流电机（普通型）；

直流主轴伺服系统：励磁式直流电机类型中的他激直流电机。

§6.4直流伺服电机(一）直流伺服电机的结构极靴机壳瓦状永磁材料（定子）电枢（转子）换向极主磁极定子转子线圈图6.5永磁直流伺服电机的结构

图6.6直流主轴电机结构示意图§6.4直流伺服电机1.静态特性

电磁转矩由下式表示:

（6.1）

KT

—转矩常数；

Φ—磁场磁通；Ia—电枢电流；TM—电磁转矩。电枢回路的电压平衡方程式为:

（6.2）

Ua─电枢上的外加电压；Ra─电枢电阻；Ea─电枢反电势。

电枢反电势与转速之间有以下关系：

（6.3）

Ke─电势常数；ω─电机转速（角速度）。

根据以上各式可以求得：

（6.4）（二）一般直流电机的工作特性

§6.4直流伺服电机

当负载转矩为零时：理想空载转速（6.5）

当转速为零时：启动转矩(6.6）

当电机带动某一负载TL时电机转速与理想空载转速的差（6.7）

图6.7

直流电机的机械特性ω（n）

ωOO△ω

TS

T

TL

§6.4直流伺服电机（二）一般直流电机的工作特性

2.动态特性直流电机的动态力矩平衡方程式为

（6.8）

式中

TM─电机电磁转矩；

TL─折算到电机轴上的负载转矩；

ω─电机转子角速度；

J─电机转子上总转动惯量；

t─时间自变量。

§6.4直流伺服电机（二）一般直流电机的工作特性

1.永磁直流伺服电机的性能特点

1)低转速大惯量2)转矩大3)起动力矩大4)调速泛围大，低速运行平稳，力矩波动小2.永磁直流伺服电机性能用特性曲线和数据表描述1)转矩-速度特性曲线（工作曲线）

2)负载-工作周期曲线

过载倍数Tmd，负载工作周期比d。

3)数据表：N、T、时间常数、转动惯量等等。

（三）永磁直流伺服电机的工作特性

§6.4直流伺服电机

d%

80110%120%60130%140%40160%

d180%20200%013tR

6103060100tR(min)

图6﹒9负载-工作周期曲线M/（N-cm）转矩极限

12000

10000

瞬时换向极限

8000

Ⅲ

6000

Ⅱ

换向极限

速度极限

4000

温度极限

2000Ⅰ

050010001500n图6﹒8永磁直流伺服电机工作曲线

Ⅰ区为连续工作区；Ⅱ区为断续工作区，由负载-工作周期曲线决定工作时间；Ⅲ区为瞬时加减速区

（三）永磁直流伺服电机的工作特性

§6.4直流伺服电机

3.永磁直流伺服电机的工作特性曲线

（四）主轴直流伺服电机的工作原理和特性OnjnmaxnP,T12图6.10直流主轴电机特性曲线

1-转矩特性曲线2-功率特性曲线§6.4直流伺服电机（五）直流进给运动的速度控制1.、直流伺服电机的调速原理根据机械特性公式可知调速有二种方法:电枢电压Ua和气隙磁通Φ⑴改变电枢外加电压Ua:由于绕组绝缘耐压的限制，调压只能在额定转速以下进行。属于恒转矩调速。⑵改变气隙磁通量Φ：改激磁电流即可改Φ，在Ua恒定情况下，磁场接近饱和，故只能弱磁调速，在额定转速以上进行。属于恒功率调速。2.直流速度控制单元调速控方式◆晶闸管（可控硅）调速系统◆晶体管脉宽调制（PWM）调速系统§6.4直流伺服电机晶闸管调速系统

1）系统的组成

包括控制回路：速度环、电流环、触发脉冲发生器等。主回路：可控硅整流放大器等。

速度环：速度调节（PI），作用：好的静态、动态特性。电流环：电流调节(P或PI)。作用：加快响应、启动、低频稳定等。触发脉冲发生器：产生移相脉冲，使可控硅触发角前移或后移。可控硅整流放大器：整流、放大、驱动，使电机转动。速度调节器电流调节器触发脉冲发生器可控硅整流器电流反馈速度反馈电流检测编码器电机UR+-UfIfIR+-E1ES（五）直流进给运动的速度控制晶(1)晶闸管调速系统§6.4直流伺服电机2）主回路路工作原原理组成：由由大功率率晶闸管管构成成的三相相全控桥桥式（三三相全波波）反并并接可逆逆电路，，分成二二大部分分（Ⅰ和Ⅱ），每部部分内按按三相桥桥式连接接，二组组反并接接，分别别实现正正转和和反转。。原理：：三相整流流器，由由二个半半波整流流电路组组成。每每部分内内又分成成共阴极组组（1、3、5）和共阳阳极组（（2、4、6）。为构构成回路路，这二二组中必必须各有有一个可控硅硅同时导导通。1、3、5在正半周周导通，，2、4、6在负半周周导通。。每组内（即即二相间间）触发发脉冲相相位相差差120º，每相相内二二个触触发脉脉冲相相差180º。按管号号排列列，触触发脉脉冲的的顺序序：1-2-3-4-5-6，相邻邻之间间相位位差60º。为保证证合闸闸后两两个串串联可可控硅硅能同同时导导通，或已截截止的的相再再次导导通，采用双双脉冲冲控制制。既既每个个触发发脉冲冲在导导通60º后，在在补发发一个个辅助助脉冲冲；也也可以采采用宽宽脉冲冲控制制，宽宽度大大于60º，小于于120º。462791113581210ABCMⅠⅡUMUDKMKM+-（五））直直流进进给运运动的的速度度控制制(1)晶闸管管调速速系统统§6.4直流伺伺服电电机原理：主回路路波形形图uacbcaba)b)c)d)135

①②③④⑤⑥ωtub246bcaωtωtωtωt11335511336224466224135246120°120°180°60°132460°60°56α只要改改变可可控硅触发发角（（即改改变导通角角），，就能能改变可控控硅的的整流流输出电压压，从从而改改变直流伺伺服电电机的的转速。触发脉冲提提前来，增大整整流输出电压；触发发脉冲延后来，减小小整流输出电压。（五）直直流进给运运动的速度度控制(1)晶闸管调速速系统§6.4直流伺服电电机3）控制回路路分析触发脉冲产产生的过程程：改变触发角角，即改变变控制角U1U2R1R2R3C-+同步信号过零信号由速度F变换来的电流调节器输出的直流信号,123同步信号方波信号矩齿波矩齿波与直流电压叠加信号尖脉冲直流电压（可控硅导通通时间），，可调速。。没反馈是开开环，特性性软。1-同步电路2-移向控制电电路3-脉冲分配器器②电流调节器器:同上，加快快电流的反反应。③触发脉冲发发生器：正正弦波同步步锯齿波触触发电路，与F直流信号叠叠加。①速度调节器器：比例积积分PI，高放大（相相当C短路）—缓放大—增放大—稳定（相当当C开路）无静静差。（五）直直流进给运运动的速度度控制(1)晶闸管调速速系统§6.4直流伺服电电机[总结]速度控制的的原理：①调速：当给给定的指令令信号增大大时，则有有较大的偏偏差信号加加到调节器器的输入端端，产生前前移的触发发脉冲，可可控硅整流流器输出直直流电压提提高，电机机转速上升升。此时测测速反馈信信号也增大大，与大的的速度给定定相匹配达达到新的平平衡，电机机以较高的的转速运行行。②干扰：假如如系统受到到外界干扰扰，如负载载增加，电电机转速下下降，速度度反馈电压压降低，则则速度调节节器的输入入偏差信号号增大，其其输出信号号也增大，，经电流调调节器使触触发脉冲前前移，晶闸闸管整流器器输出电压压升高，使使电机转速速恢复到干干扰前的数数值。③电网波动：：电流调节节器通过电电流反馈信信号还起快快速的维持持和调节电电流作用用，如电网网电压突然然短时下降降，整流输输出电压也也随之降低低，在电机机转速由于于惯性还未未变化之前前，首先引引起主回路路电流的减减小，立即即使电流调调节器的输输出增加，，触发脉冲冲前移，使使整流器输输出电压恢恢复到原来来值，从而而抑制了主主回路电流流的变化。。④启动、制动动、加减速速：电流调调节器还能能保证电机机启动、制制动时的大大转矩、加加减速的良良好动态性性能。（五）直直流进给运运动的速度度控制(1)晶闸管调速速系统§6.4直流伺服电电机（2）晶体管管脉宽调制制（PWM）调速系统1）系统的组组成及特点点速度调节器电流调节器脉宽调节振荡器脉宽调节MG电流反馈U～usrusf整流功放（五）直直流进进给运动动的速度度控制§6.4直流伺服服电机①主回路：大功率晶晶体管开开关放大大器；功功率整流流器。②控制回路路：速度调节节器；电流调节节器；固定频率率振荡器器及三角角波发生生器；脉宽调制制器和基基极驱动动电路。。区别：与晶闸管管调速系系统比较较，速度度调节器器和电流流调节器原理一一样。不不同的是是脉宽调调制器和和功率放放大器。。直流脉宽宽调制：：功率放大大器中的的大功率率晶体管管工作在在开关状态下下，开关关频率保保持恒定定，用调调整开关关周期内晶体管管导通时时间（即即改变基基极调制制脉冲宽宽度）的方法来来改变输输出。从从而使电电机获得得脉宽受受调制脉冲控制制的电压压脉冲，，由于频频率高及及电感的的作用则为波动动很小的的直流电电压（平平均电压压）。脉宽的变变化使电电机电枢枢的直流流电压随随着变化化。（五）直直流进进给运动动的速度度控制（2）PWM调速系统统§6.4直流伺服服电机直流脉宽调调调制的基本原原理周期不变周期不变脉宽脉宽脉宽脉宽平均直流电压压脉冲宽度正比比代表速度F值的直流电压压Uωt（五）直流流进给运动的的速度控制（2）PWM调速系统§6.4直流伺服电机机2）脉宽调制制器ttU△U△+USrU△+USrUSCUSCUSC+USrooo-USrtttt同向加法放大大器电路图USr–速度指令转化化过来的直流电压压U△-三角波USC-脉宽调制器的的输出（USr+U△）调制波波形图图R1+12VUSCR1R3R2+-12VUSrU△-USr为0时调制出出正负负脉宽宽一样样方波波平均电电压为为0USr为正时时USr为负时时调制出出脉宽宽较宽宽的波波形平均电电压为为正调制出出脉宽宽较窄窄的波波形平均电电压为为负（五））直直流进进给运运动的的速度度控制制（2）PWM调速系系统§6.4直流伺伺服电电机3）开开关功功率放放大器器主回路路：可可逆H型双极极式PWM开关功功率放放大器器电路图图:由四个个大功功率晶晶体管管（GTR）T1、T2、T3、T4及四个个续流流二极极管组组成的的桥式电路路。H型：又分为为双极式式、单单极式和受受限单单极式三种种。Ub1、Ub2、Ub3Ub4–为调制制器输出，，经脉脉冲分配、、基极极驱动转换换过来来的脉冲电电压。。分别加到到T1、T2、T3、T4的基极极。Ub3Ub4Ub1Ub2USABD1D2D3D4MT1T2T4T3tUS-USUdUABOtUb1Ub4Ub2Ub3OOttt1Tidid1id2id1id2OOOOOt1t3Tt2t3t1Ub1、Ub4Ub2、Ub3UdUABidttttid1id1id4id2id3id4id2（五））直直流进进给运运动的的速度度控制制（2）PWM调速系系统§6.4直流伺伺服电电机工作原原理：：T1和T4同时导导通和和关断断，其其基极极驱动动电压压Ub1=Ub4。T2和T3同时导通通和关关断，，基极极驱动动电压压Ub2=Ub3=–Ub1。以正脉脉冲较较宽为为例，，既正转转时。。负载较较重时时：①电动状状态：：当0≤t≤t1时，，Ub1、Ub4为正正，，T1和T4导通；；Ub2、Ub3为负负，T2和T3截止止。。电电机机端端电电压压UAB=US，电枢枢电电流流id=id1，由由US→T1→T4→地。。②续流流维维持持电电动动状状态态：：在t1≤t≤T时，，Ub1、Ub4为负负，T1和T4截止止；；Ub2、Ub3变正正，，但但T2和T3并不不能能立立即即导导通通，，因因为为在在电枢枢电电感感储储能能的的作用用下下，电枢枢电电流流id=id2，由由D2→D3续流流，，在在D2、D3上的的压压降降使使T2、T3的c-e极承承受受反反压压不不能能导导通通。。UAB=-US。接着着再再变变到到电动动状状态态、、续续流流维持持电电动动状状态态反复复进进行行，，如如上上面面左左图图。。负载载较较轻轻时时：：③反接接制制动动状状态态，，电电流流反反向向：：②状态态中中，，在在负负载载较较轻轻时时，，则则id小，，续流流电流流很很快快衰衰减减到到零零，，即即t=t2时（见见上面面右右图图），，id=0。在t2～T区段段，T2、T3在US和反反电电动动势势E的共同同作作用用下下导通通，电枢枢电电流流反反向向，，id=id3由US→T3→T2→地。。电电机机处处于于反接接制制动动状状态态。。④电枢枢电电感感储储能能维维持持电电流流反反向向：：在T～t3区段段时时，，驱驱动动脉脉冲冲极极性性改改变变，，T2、T3截止止，，因因电枢枢电电感感维维持持电电流流，，id=id4，由由D4→D1。（五五））直直流流进进给给运运动动的的速速度度控控制制（2）PWM调速速系系统统§6.4直流流伺伺服服电电机机⑤电机机正正转转、、反反转转、、停停止止：：由正正、、负负驱动动电电压压脉脉冲冲宽宽窄窄而而定定。。当正脉冲冲较较宽宽时时，，既既t1>T/2，平均均电电压压为为正正，，电电机机正正转转；；当正脉冲冲较较窄窄时时，，既既t1<T/2，平均均电电压压为为负负，，电电机机反反转转；；如果果正正、、负负脉冲冲宽宽度度相相等等，，t1=T/2，平均均电电压压为为零零，，电电机机停停转转。。⑥电机机速速度度的的改改变变：：电枢枢上上的的平均均电压压UAB越大大，，转转速速越越高高。。它它是是由由驱动动电电压压脉脉冲冲宽宽度度决定定的的。。⑦双极极性性：由以以上上分分析析表表明明：：可逆逆H型双双极极式式PWM开关关功功率率放放大大器器，，无无论论负负载载是是重重还还是是轻轻、、电电机机是正正转转还还是是反反转转，，加加在在电电枢枢上上的的电电压压极极性性在在一一个个开开关关周周期期内内，，都都在在US和–US之间间变变换换一一次次，，故故称称为为双双极极性性。。（五五））直直流流进进给给运运动动的的速速度度控控制制（2）PWM调速速系系统统§6.4直流流伺伺服服电电机机（4）PWM调速系统统的特点点①频带宽、、频率高高:晶体管“结电电容”小，开开关频率远高高于可控（50Hz)，可达2-10KHz。快速性好。②电流脉动小:由于PWM调制频率高，，电机负载成成感性对电流流脉动由平滑作用，，波形系数接接近于1。③电源的功率因因数高:SCR系统由于导通通角的影响，，使交流电源源的波形畸变、高次谐波波的干扰，降降低了电源功功率因数。PWM系统的直流电电源为不受控控的整流输出出，功率因数数高。④动态态硬硬度度好好:校正瞬瞬态态负负载载扰扰动动能能力力强强，，频频带带宽宽，，动动态态硬硬度度高高。。（五五））直直流流进进给给运运动动的的速速度度控控制制（2）PWM调速系统§6.4直流伺服电机机直流伺服电机机的缺点：◆它的电刷和换换向器易磨损损；◆电机最高转速速的限制，应应用环境的限限制；◆结构复杂，制制造困难，成成本高。交流伺服电机机的优点：◆动态响应好；；◆输出功率大、、电压和转速速提高交流伺服电机机形式：◆同步型交流伺伺服电机和◆异步型交流感感应伺服电机机。VSVS§6.5交流伺服电机机交流同步伺服服电机的种类类：励磁式、永磁磁式、磁阻式式和磁滞式（1）永磁交流同步步伺服电机的的结构一．永永磁磁交交流流同同步步伺伺服服电电机机的的结结构构和和工工作作原原理理VSVS定子转子子脉冲冲编编码码器器定子子三三相相绕绕组组接线线盒盒图永磁磁交交流流同同步步伺伺服服电电机机结结构构§6.5交流流伺伺服服电电机机（2）永永磁磁交交流流同同步步伺伺服服电电机机工工作作原原理理和和性性能能n（r/min）VSNnsnr

θ

S

图6﹒12工作原理图6﹒13特性曲线T（N-cm）

120001000080006000400020000100020003000Ⅰ

Ⅱ

§6.5交流流伺伺服服电电机机一．永永磁磁交交流流同同步步伺伺服服电电机机的的结结构构和和工工作作原原理理交流流主主轴轴电电机机的的要要求求：大功功率率低速速恒恒转转矩矩、、高高速速恒恒功功率率鼠笼笼式式交交流流异异步步伺伺服服电电机机图6﹒﹒14交流流主主轴轴电电机机与与普普通通交交流流异步步感感应应电电机机的的比比较较图图示示意意图图图6．15交流主轴轴伺服电电机的特特性曲线线二．交流主主轴伺服服电机的的结构和和工作原原理

交流主轴电机

普通交流异步感应电机

通风孔

P（KW）

86420200040006000800012000

n（r/min）

§6.5交流伺服服电机（1）永磁交交流同步步伺服电电机的发发展①新永磁材材料的应应用钕钕铁铁硼②永久磁铁铁的结构构改革内内装装永磁交交流同步步伺服电电机③与机床部部件一体体化的电电机空空心轴永永磁交流流同步伺伺服电机机（2）交流主主轴伺服服电机的的发展①输出转换换型交流流主轴电电机三角-星形切换换，绕组组数切换换或二者者组合切切换。②液体冷却却电机③内装式主主轴电机机三、交流伺伺服电机机的发展展§6.5交流伺服服电机四.交流伺服服电机的的调速方方法1.由电机学学知，交交流电机机转速公公式：式中：f–定子电源源频率p–磁激对数数S–转差率ns–定子旋转转磁场转转速n–转子转速速异步电机变频–用于笼型电机调压（定子电压）电磁砖差离合器调阻（转子电组）

串级调速

交–直–交交–交交–直–交交–交变转差率变频变频同步电机交流电动机由此可知知调速方方法：（6.11）（6.12）§6.5交流伺服服电机对于进给给系统常常使用交交流同步步电机，，该电机机没有转转差率，，电机转转速公式式变为：：从式中可可以看出出：只能能用变频频调速，，并且是是有效方方法。变频调速速的主要要环节是是为交流流电机提提供变频频、变压压电源的的变频器器，变频频器分为为：●交–直–交变频器器分分电压压型和电电流型。。电压型型先将电电网的交交流电经整流流器变为为直流，，再经逆逆变器变变为频率率和电压压都可变变的交流电压。。电流型型是切换换一串方方波，方方波电流流供电，，用于大大功率。。●交–交变频器器该该变变频器没没有中间间环节，，直接将将电网的的交流电电变为频率率和电压压都可变变的交流流电。目前对于于中小功功率电机机，用得得最多的的是电压压型交–直–交变频器器。2.正弦脉宽宽调制（（SPWM）变压变频频器⑴基本概念念1964年德国人人率先提提出脉宽宽调制变变频思想想，把通通讯系统统中的（6.13）§6.5交流伺服服电机四.交流伺服服电机的的调速方方法调制技术术应用于于交流变变频器。。调制方方法很多多，目前前用得最最多的是是正弦脉宽调制制。还有有空间电电压矢量量PWM、最优PWM、预测PWM、随机PWM、规则采样样数字化化PWM等等。SPWM交–直–交变压变频频器的原理理框图如下下：M3～UIUR～UR–整流器固固定定电压不可可控整流器器，常采用用六个二级级管桥式整整流器结构将交流流变为直流流，电压幅幅值不变。。为逆变变器的供电电。UI–逆变器由由六六个功率开开关器件组组成，常采采用大功率率晶体管。。其控制极（大功功率晶体管管GTR为基极）输入由基基准正弦波波（由速度度指令转化过来来的）和三三角波叠加加出来的SPWM调制波（等等幅、不等等宽的的矩矩形形脉脉冲冲波波）），使使这这些些大大功功率率晶晶体体管管按按一一定定规规律律导导通通、、截截止止，，输出出一一系系列列功功率率级级等等效效于于正正弦弦交交流流电电的的可可变变频频变变压压的的等等幅幅、、不不等等宽的的矩矩形形脉脉冲冲电电压压波波，，即即功功率率级级SPWM电压压，，使使电电机机转转动动。。功率率开开关关器器件件还还可可采采用用：：可可关关断断晶晶闸闸管管GTO、功率率场场效效应应晶晶体管管MOSFET、绝缘缘门门极极晶晶体体管管IGBT等。。§6.5交流流伺伺服服电电机机四.交流流伺伺服服电电机机的的调调速速方方法法2.SPWM变压压变变频频器器⑵正弦弦脉脉宽宽调调制制原原理理（以以单单相相为为例例））正弦弦脉脉宽宽调调制制（（SPWM）波形形:与正正弦弦波波等等效效的的一一系系列列等等幅幅不不等等宽的的矩矩形形脉脉冲冲波波，，如如右右下下图图所所示示。。uωtωtuOOa)b)①等效效原原理理：把把正弦弦分分成n等分，每一区区间的面积用与其相等等的等幅不等等宽的矩形面积积代替。正弦的正负半半周均如此处理。§6.5交流伺服电机机四.交流伺服电机机的调速方法法2.SPWM变压变频器②SPWM控制波的生成成:正弦波—三角波调制、方波—三角波调制。。方波发生器（带正反馈比较又有RC积分）三角波发生器（积分器）三角波与基准正弦波叠加（比较器）SPWM调制波基准正弦波(由速度指令转化过来的)VD1调制波载波uutu1:utu1u0OOOtttRFRR1R2R3R4R5R6R7VD2VD3VD4C1C2U0(ua、ub、

uc)tO---+++tut:§6.5交流伺服电机机四.交流伺服电机机的调速方法法2.SPWM变压变频器uAB50HzSPWMD1D2D3D4D5D6D7D8D9D10D11D12T1T2T3T4T5T6uauaububucucu1u2u3utu1utuduaω1tω1tω1tω1tω1tω1tuA0uB0uC0逆变器输出A相等效正弦脉宽电压波逆变器输出B相等效正弦脉宽电压波逆变器输出C相等效正弦脉宽电压波逆变器输出线电压等效正弦脉宽电压波u1:由F转换来的ut改变调制波的频率、幅值，就可改变最终输出：变频变压的交流电压主回路：左半部：整流流器右半部：逆变变器§6.5交流伺服电机机四.交流伺服电机机的调速方法法2.SPWM变压变频器(1).系统的组成：：速度环、电电流环SPWM电路、功放电电路检测反馈电路路3.交流进给伺服服电机的速度度控制系统校正补偿乘法器SPWM功率放大速度反馈信号转子位置检测电路电流信号处理电路传感器信号处理电路传感器MS3~电流比较速度比较电流传感++--U(t)§6.5交流伺服电机机四.交流伺服电机机的调速方法法(2)SPWM电路原理SPWM的控制方法：：⑴模拟控制原原始的的控制方法；；⑵数字控制①微机存储事先先算好的SPWM数据表格，由由指令调出，，或通过软件实时生成。。②专用集成芯片片③单片机微处理理器直接带有有SPWM信号产生功能能，并有其输输出端口，如8098、8XC196MC。

去主回路三极管基极u/f

分频u/f

分频

基准正弦波产生三角波发生器比较器

SPWM比较叠加ui

压/频变换、分频器

正弦逻辑三角波逻辑指令比较器

比较器

脉冲分配3.速度控制系统统§6.5交流伺服电机机四.交流伺服电机机的调速方法法SPWM变压变频调速速的优点：1.主电路只有一一个可控的功功率环节，简简化了结构；；2.采用了不可控控整流器。使使电网功率因因数提高；3.逆变器同时调调频调压，动动态相应不受受中间环节影影响；4.可获得更接近近于正弦波的的输出电压波波形。§6.5交流伺服电机机四.交流伺服电机机的调速方法法§6.6闭环伺伺服系系统一、鉴鉴相式式伺服服系统统1.基本组组成分类：：鉴相相式伺伺服系系统鉴幅式式伺服服系统统数字、、脉冲冲比较较式采用相相位比比较的的方法法实现现位置置闭环环或半半闭环环控制制§6.6闭环伺伺服系系统一、鉴鉴相式式伺服服系统统(1)基准信信号发发生器器：输出的的一列列具有有一定定频率率的脉脉冲信信号，，为伺伺服系系统提提供相相位比比较的的基准准。(2).脉冲调调相器器(数字相相位转转换器器)：将进给给脉冲冲信号号转换换为相相位变变化信信号（（可用用正弦弦波或或方波波表示示）(3).检测元元件及及信号号处理理线路路：将工作作台的的位移移检测测出来来，并并表达达成与与基准准信号号之间间的相相位差差；相相位差差的大大小代代表了了工作作台的的实际际位移移量。。(4)鉴相器器：有两路路输入入信号号：若没有有进给给脉冲冲信号号输入入，脉脉冲调调相器器的输输出与与基准准信号号发生生器输输出的的基准准信号号同相相位，，即两两者没没有相相位差差；若若有进进给脉脉冲到到来，，则每每输入入一个个正向向或反反向脉脉冲，，脉冲冲调相相器的的输出出将超超前或或滞后后基准准信号号一个个相应应的相相位角角。来自脉脉冲调调相器器的指指令进进给信信号来自于于检测测元件件及信信号处处理线线路的的反馈馈信号号两路信信号同同频率率、同同周期期；且且都用用它们们与基基准倍倍号之之间的的相位位差表表示作用：：鉴鉴别出出这两两个信信号之之间的的相位位差，，并输出出与此此相位位差信信号成成正比比的电电压信信号。。§6.6闭环伺伺服系系统一、鉴鉴相式式伺服服系统统(5).直流放放大器器：对鉴相相器的的输出出信号号进行行电压压和功功率放放大，，然后后再去去驱动动执行行元件件。2.鉴相式式伺服服系统统的工工作原原理：：当数控控装置置要求求工作作台沿沿一个个方向向进给给时，，插补补器或或插补补软件件便产产生一一列进进给脉脉冲；；该进进给脉脉冲作作为指指令信信号送送入伺伺服系系统。。在伺服服系统统中，，进给给脉冲冲首先先经脉脉冲调调相器器转变变为相相对于于基准准信号号的相相位差差，设设为φ（代表表了了指指令令要要求求工工作作台台的的进进给给距距离离））；；在鉴相器器中：φ和θ进行比较较；两者者的差值值φ–θ，称为跟随随误差。。跟随误差差信号经经电压和和功率放放大后，，驱动执执行元件件带动工工作台移移动。利用相位位比较原原理另一方面面，来自自于测量量元件及及信号处处理线路路的反馈馈信号也也表示成成相对于于基准信信号的相相位差，，设为θ(代表了机机床工作作台实际际移动的的距离)。φθ进给开始始时:θ=0进给过程中:θ=0,φφ–θ=0当φ–θ=0时,进给停止§6.6闭环伺服系统统一、鉴相式伺伺服系统3．鉴相式伺服服系统的类别别*若选用不同同的测量元件件，因其工作作原理和输出出的信号形式式的不不同，会造成成了测量元件件的控制及其其输出信号的的处理方法不不同旋转变压器/感应同步器：：输出正弦信号号，工作时需要一一组基准激磁磁信号光栅：输出信号经处处理后一般为为方波信号，，工作时不需任任何激磁信号号，只是在信息处理时，，需要一个基基准脉冲信号号考虑到系统的的整体结构和和简化鉴相器器结构，当测测量元件的输输出是方波信信号时，脉冲冲调相器的输输出设计成方方波形式，两两列方波信号号在鉴相器中中进行比较。。当测量元件的的输出是正弦弦信号，则要要将脉冲调相相器的输出设设计成正弦信信号形式或者者将测量元件件输出的正弦弦信号转换成成方波信号，，以保证相同同形式的信号号在鉴相器中中进行比较。。选用的测量元元件不同，鉴鉴相式伺服系系统的结构不不同*不同的执行行元件也使鉴鉴相式伺服系系统的构成有有所不同§6.6闭环伺服系统统一、鉴相式伺伺服系统鉴相式伺服系系统的类别(1)以旋转变压器器为测量元件件的半闭环伺伺服系统基准信号发生生器：一方面控制脉脉冲调相器，，使进给脉冲冲按一定的比比例转换成相相位的变化，，另一方面经经励磁线路产产生出旋转变变压器的激磁磁信号整形线路：将旋转变压器器的输出变成成与脉冲调相相器的输出同同形式的信号号。(2)以直线感应同同步器为测量量元件的闭环环伺服系统：：基本同(1)感应同步器是是直接安装在在机床的工作作台上，位置置反馈信号直直接代表了工工作台的实际际位移，构成成了闭环系统统，因而精度度高，但调试试比半闭环系系统难。(3)以光栅为测量量元件的数字字相位比较伺伺服系统§6.6闭环伺服系统统一、鉴相式伺伺服系统光栅的输出信信号经信号处处理线路即鉴鉴向倍频线路路之后，进入入它的数字相相位变换器，，把代表工作作台实际位移移的数字脉冲冲信号转换成成与基准信号号成一相位差差的方波信号号进给脉冲经它它的脉冲调相相器即数字相相位变换器之之后，变成另另一与基准信信号成一相位位差的方波信信号上述两路方方波信号共共同进入鉴鉴相器，在在鉴相器中中进行比较较，其差值值以电压信信号的形式式输出。§6.6闭环伺服系系统一、鉴相式式伺服系统统3.鉴相式伺服服系统的主主要控制线线路（1)脉冲调相器器（2）鉴相器§6.6闭环伺服系系统二、、鉴幅幅式式伺伺服服系系统统以位位置置检检测测信信号号的的幅幅值值反反映